[发明专利]一种基于无缺陷乱层堆叠石墨烯纳米膜的纳米级声波发生器

说明书

本发明提供一种基于无缺陷乱层堆叠石墨烯纳米膜的纳米级声波发生器，包括热导率低于200W/mK的基底、平铺于基底上的声波发生薄膜(无缺陷乱层堆叠石墨烯纳米膜)；所述无缺陷乱层堆叠石墨烯纳米膜由独立自支撑的石墨烯膜经过两步热处理。2000度处理，修复了大部分的缺陷结构，同时保持了石墨烯片层乱层堆叠的状态。3000度的高温保证了缺陷的完全修复弥合。该石墨烯膜具有的水平方向的热导率达到2600W/mK，可以有效引起薄膜处空气的热震动。该发声器件音质好，声音清晰度高。

技术领域

本发明涉及膜制备领域，尤其涉及一种基于无缺陷乱层堆叠石墨烯纳米膜的纳米级声波发生器。

背景技术

石墨烯膜具有极大的电子迁移率、极高的强度、优异的化学修饰性等，被誉为未来的材料。目前，纳米厚度石墨烯在导电薄膜、光电器件、声波探测、气体探测等领域表现出巨大的应用优势，并有望工业化制备。其中纳米厚度石墨烯膜分为CVD石墨烯和氧化石墨烯基纳米石墨烯两种。氧化石墨烯是由占世界储量70％的石墨氧化制备而来，价格低廉。

宏观组装氧化石墨烯或者石墨烯纳米片的石墨烯膜是纳米级石墨烯的主要应用形式，常用的制备方法是抽滤法、刮膜法、旋涂法、喷涂法和浸涂法等。通过进一步的高温处理，能够修补石墨烯的缺陷，能够有效的提高石墨烯膜的导电性和热导性，可以广泛应用于智能手机、智能随身硬件、平板电脑、笔记本电脑等随身电子设备中去。

但是目前，高温烧结过的石墨烯膜厚度一般在1um以上，里面封闭了很多的气体，在高压压制的过程中，封闭的气孔以褶皱的形式保留下来，导致石墨烯膜取向度变差，密度变小，并且层间AB堆叠度差，严重影响了石墨烯膜性能的进一步提高。另外，目前还没有工作报道基于氧化石墨烯的纳米级石墨烯膜的制备。通常情况下，纳米级石墨烯膜一般指的是化学气相沉积方法制备的多晶石墨烯膜，其应用湿法或者干法转移后被固定在某个基底上，不能实现在空气中独立的自支撑。这种石墨烯膜本身是多晶结构，其性能受晶界影响很大。

最重要的是，AB堆积的石墨烯制备要求较高(较高的温度以及维持时间)，而光电应用中非AB结构更有利于光电子的迁移，而目前还没有乱层堆叠结构主导的石墨烯膜。

目前为止，石墨烯膜已经开始应用于发声器件，比如激光制备的PI基石墨烯膜、化学还原的石墨烯膜。但是以上两者薄膜有着不可避免的缺陷，其一，结构缺陷大，升温速度慢；其二，降温速度慢，为此发声的清晰度较差；其三，薄膜耐温性较差，音响调节度差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于无缺陷乱层堆叠石墨烯纳米膜的纳米级声波发生器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于无缺陷乱层堆叠石墨烯纳米膜的纳米级声波发生器，，包括热导率低于200W/mK的基底、平铺于基底上的无缺陷乱层堆叠石墨烯纳米膜，以及电信号输入单元和两个音频电流输入用银胶电极，两个银胶电极分别设置在声波发生薄膜的两端，声波发生薄膜、两个银胶电极和电信号输入单元串联形成回路；所述无缺陷乱层堆叠石墨烯纳米膜通过以下方法制备得到：

(1)制备独立自支撑的石墨烯膜；厚度方向，石墨烯膜的层数不大于200；

(2)将独立自支撑的石墨烯膜逐步升温到2000℃，升温速度不大于60℃/min，2000℃维持2-6小时；然后逐步升温到3000℃，升温速度为20～60℃/min，3000℃维持5～10小时。

进一步地，采用固体转移法制备独立自支撑的石墨烯膜。

进一步地，所述固体转移法包括如下步骤：

(1.1)将氧化石墨烯配制成浓度为0.5-10ug/mL氧化石墨烯水溶液，以混和纤维素酯(MCE)为基底抽滤成膜。

(1.2)将贴附于MCE膜的氧化石墨烯膜置于密闭容器中，60-100度HI高温熏蒸1-10h。